CN111288154B - 一种轨道交通车辆齿轮箱及温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，包括用以设于齿轮箱本体的温度传感器，用以设于齿轮箱本体的底部和/或侧面的热交换风道，所述热交换风道与连接风道连通，所述连接风道设有与所述温度传感器相连的控制模块以及分别与所述控制模块相连的风机、加热模块和制冷模块，所述风机设于所述加热模块和所述制冷模块的后方。本发明还公开了一种轨道交通车辆齿轮箱。上述轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，解决了轨道交通齿轮箱在低温启动时润滑油温度低导致轴承故障问题和齿轮箱高温运行时润滑油温度高导致润滑性能差问题，可以显著提高轨道交通车辆齿轮箱在不同环境温度下的适应性，提高了车辆运行的安全性和可靠性。

Description

一种轨道交通车辆齿轮箱及温度控制系统

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆技术领域，特别涉及一种轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统。还涉及一种轨道交通车辆齿轮箱。

背景技术

轨道交通车辆齿轮箱主要故障包括齿轮和轴承故障，而这两类故障大都由润滑不良引起。

齿轮箱润滑油粘度随温度升高而降低，齿轮箱润滑系统大多以20～70℃润滑油粘度设计。润滑油在冬季或低温条件下，粘度变大，流动性变差，不能很好的润滑轴承和齿轮，极易引发齿轮箱故障。齿轮箱在高温条件下，粘度变小，润滑油膜变薄，油膜强度降低，易引发轴承和齿轮的疲劳点蚀及异常磨损；此外，高温可能破坏润滑油的氧化安定性，加速润滑油氧化降解，降低润滑油的使用寿命，并且氧化产生的酸性物质会腐蚀金属。现有的轨道交通车辆的运营条件范围较大，既要满足寒冷地区的低温运行条件，又要满足炎热地区的高温运行条件，而目前轨道交通车辆齿轮箱没有主动加热和散热系统，仅有被动的车辆自然风给齿轮箱散热，经常在冬季低温启动时发生齿轮箱轴承和齿轮烧损故障、在夏季高温运行时发生齿轮箱润滑油温度过高故障。

因此，如何能够提供一种解决轨道交通齿轮箱在低温启动时润滑油温度低导致轴承故障问题和齿轮箱高温运行时润滑油温度高导致润滑性能差问题的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，解决了轨道交通齿轮箱在低温启动时润滑油温度低导致轴承故障问题和齿轮箱高温运行时润滑油温度高导致润滑性能差问题，可以显著提高轨道交通车辆齿轮箱在不同环境温度下的适应性，提高了车辆运行的安全性和可靠性。本发明的另一目的是提供一种轨道交通车辆齿轮箱。

为实现上述目的，本发明提供一种轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，包括用以设于齿轮箱本体的温度传感器，用以设于齿轮箱本体的底部和/或侧面的热交换风道，所述热交换风道与连接风道连通，所述连接风道设有与所述温度传感器相连的控制模块以及分别与所述控制模块相连的风机、加热模块和制冷模块，所述风机设于所述加热模块和所述制冷模块的后方。

优选地，所述温度传感器与所述控制模块通过温度传感器线缆相连并用以浸没在齿轮箱本体中的润滑油的液面以下。

优选地，所述加热模块为电热丝以及连接所述电热丝和所述控制模块的加热线缆，所述制冷模块为制冷片以及连接所述制冷片和所述控制模块的制冷线缆。

优选地，所述电热丝设于所述连接风道的中部，所述制冷片设于所述连接风道的外侧。

优选地，所述连接风道包括用以设置所述控制模块、所述风机、所述加热模块和所述制冷模块的水平风道，所述水平风道朝向所述热交换风道的管径渐缩。

优选地，所述热交换风道中设有散热板，沿水平面内第一方向多个所述散热板集合构成单排的所述散热板，沿水平面内第二方向设置多排所述散热板。

优选地，所述散热板包括散热板一级结构、多个设于所述散热板一级结构两侧的散热板二级结构以及多个设于所述散热板二级结构两侧的散热板三级结构。

优选地，多排所述散热板中每间隔一排与所述热交换风道固定连接，间隔的所述散热板的顶部通过滑座与所述热交换风道滑动连接并通过沿水平面内第一方向设置的记忆弹簧与所述热交换风道连接。

优选地，所述散热板的表面喷涂有超疏水层。

本发明还提供一种轨道交通车辆齿轮箱，包括上述轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统。

相对于上述背景技术，本发明所提供的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统包括设于齿轮箱本体的温度传感器，温度传感器与控制模块相连，控制模块还分别与风机、加热模块和制冷模块相连，热交换风道设于齿轮箱本体的底部和/或侧面，连接风道与热交换风道连通，风机、加热模块和制冷模块设于连接风道，风机设于加热模块和制冷模块的后方，该轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统通过温度传感器监测齿轮箱中润滑油的温度，通过加热模块加热，通过制冷模块制冷，并通过风机将加热后的风或制冷后的风经由连接风道吹入热交换风道，通过向热交换风道吹入热风或冷风以实现对齿轮箱中的润滑油的加热或散热，其中，控制模块根据润滑油的温度判断所应采取的措施以保证齿轮箱的正常工作，也就是说，一方面可在齿轮箱低温时启动，风机向热交换风道送热风，给齿轮箱润滑油加热，改善润滑油流动性；另一方面可在齿轮箱润滑油温度过高时，风机向热交换风道送冷风，给齿轮箱润滑油散热，避免润滑油高温引发机械故障，解决了轨道交通齿轮箱在低温启动时润滑油温度低导致轴承故障问题和齿轮箱高温运行时润滑油温度高导致润滑性能差问题，可以显著提高轨道交通车辆齿轮箱在不同环境温度下的适应性，提高了车辆运行的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统的结构示意图；

图2为图1中热交换风道的A向视图；

图3为图2中I处局部放大示意图；

图4为图1中热交换风道的B向视图；

图5为图4中记忆弹簧动作状态时的状态示意图；

图6为本发明实施例提供的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统的关系示意图；

图7为本发明实施例提供的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统的逻辑图。

其中：

1-齿轮箱本体、2-温度传感器、3-温度传感器线缆、4-控制模块、5-风机、6-加热模块、7-制冷模块、8-连接风道、9-热交换风道、10-散热板、101-散热板一级结构、102-散热板二级结构、103-散热板三级结构、11-滑座、12-记忆弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图7，其中，图1为本发明实施例提供的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统的结构示意图，图2为图1中热交换风道的A向视图，图3为图2中I处局部放大示意图，图4为图1中热交换风道的B向视图，图5为图4中记忆弹簧动作状态时的状态示意图，图6为本发明实施例提供的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统的关系示意图，图7为本发明实施例提供的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制方法的流程示意图。

在第一种具体的实施方式中，本发明提供的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统包括温度采集模块、加热模块6、制冷模块7、风机模块、风道模块和控制模块4，温度采集模块、加热模块6、制冷模块7、风机模块分别与控制模块4相连，加热模块6、制冷模块7和风机模块设于风道模块处。

其中，温度采集模块包括温度传感器2，温度传感器2设于齿轮箱本体1中，温度传感器2与控制模块4相连，其作用在于检测温度；风道模块包括连接风道8和热交换风道9，连接风道8和热交换风道9连通，热交换风道9设于齿轮箱本体1的底部和/或侧面，连接风道8的作用在于装设其他模块并将热风或冷风输入热交换风道9，热交换风道9的作用在于与齿轮箱本体1进行热交换；加热模块6包括电加热部件及相关线缆，电加热部件设于连接风道8，电加热部件与控制模块4相连，电加热部件的作用在于耗能发热；制冷模块7包括电制冷部件及相关线缆，电制冷部件设于连接风道8，电制冷部件与控制模块4相连，电制冷部件的作用在于耗能制冷；风机模块包括风机5及相关线缆，风机5设于连接风道8并位于电加热部件和电制冷部件的后方，风机5与控制模块4相连，风机5的作用在于向前吹风并将热风或冷风输入热交换风道9；控制模块4包括计算处理部件以及储能供能部件，储能供能部件的作用在于向风机5、电加热部件和电制冷部件通过相关线缆供能，计算处理部件的作用在于接收温度传感器2的检测温度、并在检测温度过低时控制电加热部件及风机5启动吹入热风、或在检测温度过高时控制风机5启动吹入自然风、或在检测温度过高时控制电制冷部件及风机5启动吹入冷风。

在本实施例中，温度传感器2浸没在齿轮箱本体1中的润滑油的液面以下，温度传感器2的作用在于监测齿轮箱本体1中的润滑油的实际温度，温度传感器2通过温度传感器线缆3与控制模块4相连。

需要说明的是，电加热部件的形式包括但不限于电热丝，电制冷部件的形式包括但不限于制冷片；示例性的，加热模块6为电热丝以及连接电热丝和控制模块4的加热线缆，电热丝可根据控制需要调节加热温度，制冷模块7为制冷片以及连接制冷片和控制模块4的制冷线缆，制冷片可根据控制需要调节制冷温度，与此类似的，风机5可根据控制需要调节转速。

示例性的，电热丝设于连接风道8的中部，在吹热风时，制冷片关闭，电热丝启动，电热丝在连接风道8中产热，连接风道8中的温度升高，风机5启动，风机5直接将热风输入热交换风道9；制冷片设于连接风道8的外侧，在吹冷风时，电热丝关闭，制冷片开启，制冷片在连接风道8的外壁制冷，连接风道8中的温度降低，风机5启动，风机5直接将冷风输入热交换风道9。

在该轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统的逻辑关系中，首先在S10中，温度传感器2采集润滑油的实际温度；然后在S20中，将实际温度与预设温度比较；最后依次在S21、S22和S23中，如果实际温度小于预设低限温度，则启动风机5的低档和电热丝，如果实际温度大于第一预设高限温度，则启动风机5的低档和制冷片，如果实际温度大于第二预设高限温度，则启动风机5的高档和制冷片。除此以外，在S22中也可仅启动风机5而不启动制冷片以吹入自然风达到自然散热的效果，同应属于本实施例的说明范围。

更具体地说，预设低限温度、第一预设高限温度和第二预设高限温度分别对应于低温加热流程、高温散热流程以及超级散热流程。

在低温加热流程中，在冬季或低温条件下，当温度传感器2检测到润滑油温度T低于预设低限温度T1(预设10℃，可根据需要调整)时，控制模块4接收到低温信号后，同时启动电热丝加热和风机5送风，风机5档位设置为低档，风机5将热风通过连接风道8送入齿轮箱底部(或侧面)的热交换风道9，通过热传导方式加热齿轮箱润滑油，当齿轮箱润滑油温度T上升到T1以上时，控制模块4同时停止电热丝加热和风机5送风。

在高温散热流程中，或称常规散热流程，在夏季或高温条件下，当温度传感器2检测到润滑油温度T高于第一预设高限温度T2(预设80℃，可根据需要调整)时，控制模块4接收到高温信号后，同时启动制冷片制冷和风机5送风，风机5档位设置为低档，风机5将冷风通过连接风道8送入齿轮箱底部(或侧面)的热交换风道9，通过热传导方式冷却齿轮箱润滑油，当齿轮箱润滑油温度T下降到T2以下时，控制模块4同时停止制冷片制冷和风机5送风。

在超级散热流程中，更进一步，当润滑油温度急剧上升时，可启动超级散热流程。当温度传感器2检测到润滑油温度T高于预设第二预设高限温度T3(预设100℃，可根据需要调整)时，控制模块4接收到高温信号后，同时启动制冷片制冷和风机5送风，风机5档位设置为高档，风机5将冷风通过连接风道8送入齿轮箱底部(或侧面)的热交换风道9，通过热传导方式冷却齿轮箱润滑油，当齿轮箱润滑油温度T下降到T3以下时，控制模块4控制进入常规散热流程直至温度降低至T2以下。

为了更好的技术效果，连接风道8水平风道以及连接水平风道与热交换风道9的渐缩风道，以提高风速并进一步增强换热效果。换句话说，水平风道平直管径无变化，控制模块4、风机5、加热模块6和制冷模块7设置在水平风道中，渐缩风道使得水平风道朝向热交换风道9的管径渐缩。在本实施例中，电热丝设置在水平风道的出口中部，制冷片设置在水平风道的出口外侧，风机5和控制模块4依次设置在水平风道的后段。

在一种具体的实施方式中，热交换风道9中设有散热板10，沿水平面内第一方向多个散热板10集合构成单排的散热板10，沿水平面内第二方向设置多排散热板10。

具体而言，散热板10安装在热交换风道9靠近齿轮箱箱体一侧，沿X方向多个散热板10集合成一排，沿Y方向布置多排散热板10，有效增大了换热面积。

为了更好的技术效果，散热板10包括散热板一级结构101、多个设于散热板一级结构101两侧的散热板二级结构102以及多个设于散热板二级结构102两侧的散热板三级结构103。

为了更好的技术效果，多排散热板10中每间隔一排与热交换风道9固定连接，间隔的散热板10的顶部通过滑座11与热交换风道9滑动连接并通过沿水平面内第一方向设置的记忆弹簧12与热交换风道9连接。

在本实施例中，散热板10具有三级结构，进一步增大了换热面积。间隔一排的散热板10底部直接固定在热交换风道9上，中间间隔一排的散热板10顶部通过滑座11固定在热交换风道9上，该排散热板10可沿X方向滑动，该排散热板10端部安装有记忆合金制成的记忆弹簧12，该记忆弹簧12动作温度为100℃(可根据需要调整)，当温度大于100℃时，记忆弹簧12伸长，推动该排散热板10沿X方向滑动，实现不同排散热板10错开，形成迷宫状气流通道，增大换热效率。

为了更好的技术效果，散热板10的表面喷涂有超疏水层。

在本实施例中，每个散热板10表面使用喷涂方法(也可采用浸渍或其他方法)制作了一层超疏水材料(全氟聚醚或其他类似功能材料)，该表面材料具有很好的防尘防水效果，灰尘和水均很难粘附或积聚在散热板10表面，若有少量灰尘落在散热板10表面，有水滴流过时，会将灰尘带走，类似于荷叶表面的自清洁原理。该超疏水材料的应用实现了散热板10的自清洁和免维护。

在本实施例中，热交换风道9安装有三级结构的散热板10，进一步有效提高高温散热流程和超级散热流程的热交换效率；在高温散热流程中，散热板10通过热传导方式加热齿轮箱润滑油；在超级散热流程中，散热板10通过热传导方式冷却齿轮箱润滑油，此时安装在间隔一排散热板10端部的记忆合金弹簧受热动作，将该排散热板10沿滑座11推动，使不同排的散热板10错开，形成迷宫状气流通道，可以大大提高热交换效率，实现齿轮箱润滑油快速冷却。

本发明还提供了一种包括上述轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统的轨道交通车辆齿轮箱，通过采集齿轮箱润滑油温度，在不同条件下给齿轮箱送热风或冷风，实现齿轮箱温度的主动控制。其中，低温条件下给齿轮箱送热风，解决齿轮箱低温启动问题；高温条件下给齿轮箱送常温风或冷风，解决齿轮箱高温运行问题。除此以外，还采用了具有三级结构的散热板10以及特殊布置迷宫状的热交换风道9，具有更高的热交换效率和自清洁功能。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的轨道交通车辆齿轮箱及温度控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，其特征在于，包括用以设于齿轮箱本体(1)的温度传感器(2)，用以设于齿轮箱本体(1)的底部和/或侧面的热交换风道(9)，所述热交换风道(9)与连接风道(8)连通，所述连接风道(8)设有与所述温度传感器(2)相连的控制模块(4)以及分别与所述控制模块(4)相连的风机(5)、加热模块(6)和制冷模块(7)，所述风机(5)设于所述加热模块(6)和所述制冷模块(7)的后方，所述热交换风道(9)中设有散热板(10)，沿水平面内第一方向多个所述散热板(10)集合构成单排的所述散热板(10)，沿水平面内第二方向设置多排所述散热板(10)，且水平面内第一方向与第二方向互相垂直，多排所述散热板(10)中每间隔一排与所述热交换风道(9)固定连接，间隔的所述散热板(10)的顶部通过滑座(11)与所述热交换风道(9)滑动连接并通过沿水平面内第一方向设置的记忆弹簧(12)与所述热交换风道(9)连接。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，其特征在于，所述温度传感器(2)与所述控制模块(4)通过温度传感器线缆(3)相连并用以浸没在齿轮箱本体(1)中的润滑油的液面以下。

3.根据权利要求1所述的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，其特征在于，所述加热模块(6)为电热丝以及连接所述电热丝和所述控制模块(4)的加热线缆，所述制冷模块(7)为制冷片以及连接所述制冷片和所述控制模块(4)的制冷线缆。

4.根据权利要求3所述的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，其特征在于，所述电热丝设于所述连接风道(8)的中部，所述制冷片设于所述连接风道(8)的外侧。

5.根据权利要求1至4任一项所述的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，其特征在于，所述连接风道(8)包括用以设置所述控制模块(4)、所述风机(5)、所述加热模块(6)和所述制冷模块(7)的水平风道，所述水平风道朝向所述热交换风道(9)的管径渐缩。

6.根据权利要求1至4任一项所述的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，其特征在于，所述散热板(10)包括散热板一级结构(101)、多个设于所述散热板一级结构(101)两侧的散热板二级结构(102)以及多个设于所述散热板二级结构(102)两侧的散热板三级结构(103)。

7.根据权利要求1至4任一项所述的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统，其特征在于，所述散热板(10)的表面喷涂有超疏水层。

8.一种轨道交通车辆齿轮箱，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的轨道交通车辆齿轮箱的温度控制系统。

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